DE102014218597A1 - power converter - Google Patents

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Abstract

Eine Steuerschaltung für einen Leistungswandler, der eine Eingangsspannung in eine Ausgangsspannung umwandelt, ist offenbart. Die Steuerschaltung weist auf einen Leistungsschalter; einen Leistungsschalter-Treiber, der mit dem Leistungsschalter gekoppelt ist, um den Schaltzustand des Leistungsschalters zu steuern, um die Ausgangsspannung an einem Ausgangsanschluss des Leistungswandlers vorzusehen, wobei der Ausgangsanschluss zum Koppeln mit einem ersten Anschluss der Last vorgesehen ist; einen Lastanschluss zum Koppeln mit einem zweiten Anschluss der Last; ein Schaltelement, das mit dem Lastanschluss gekoppelt ist, zum selektiven Verbinden des Lastanschlusses mit Masse; und Betriebsspannungsversorgungsmittel, mit dem Lastanschluss gekoppelt, zum Vorsehen einer Betriebsspannung für die Steuerschaltung.A control circuit for a power converter that converts an input voltage to an output voltage is disclosed. The control circuit points to a circuit breaker; a power switch driver coupled to the power switch to control the switching state of the power switch to provide the output voltage to an output terminal of the power converter, the output terminal being for coupling to a first terminal of the load; a load terminal for coupling to a second terminal of the load; a switching element coupled to the load terminal for selectively connecting the load terminal to ground; and operating voltage supply means coupled to the load terminal for providing an operating voltage to the control circuit.

Description

Hintergrundbackground

Das vorliegende Dokument betrifft eine Steuerschaltung für einen Leistungswandler, einen Leistungswandler und ein Verfahren zum Betreiben eines Leistungswandlers. Der Leistungswandler ist zum Beispiel ein geschalteter Gleichstrom-Gleichstrom(DC-DC)-Leistungswandler, insbesondere ein Aufwärtswandler.The present document relates to a power converter control circuit, a power converter, and a method of operating a power converter. The power converter is, for example, a switched DC-DC power converter, in particular an up-converter.

Leistungswandler sind in der Technik bekannt. Derartige Leistungswandler erfordern typischerweise eine Stromversorgung, um eine interne Versorgungsspannung Vcc für einen Betrieb zu erzeugen, zum Beispiel zum Ansteuern eines Leistungsschalters oder Versorgen von anderen Komponenten mit Strom. In vielen Fällen werden die interne Versorgungsspannung und die Betriebsleistung von der Eingangsspannung des Leistungswandlers abgeleitet. Jedoch führt eine Verwendung zum Beispiel eines LDOs (Low Dropout Regulator) zum Erzeugen von Vcc zu signifikanten Verlusten und einer Wärmeerzeugung. Zusätzlich erfordert ein Ansteuern eines Leistungsschalters mit einer niedrigen Versorgungsspannung einen großen Schalter (zum Beispiel Transistor), um die erforderliche Ausgangsleistung des Wandlers zu erzeugen.Power converters are known in the art. Such power converters typically require a power supply to generate an internal supply voltage Vcc for operation, for example, to drive a circuit breaker or power other components. In many cases, the internal supply voltage and the operating power are derived from the input voltage of the power converter. However, using, for example, an LDO (Low Dropout Regulator) to generate Vcc results in significant losses and heat generation. In addition, driving a circuit breaker with a low supply voltage requires a large switch (eg, transistor) to produce the required output power of the converter.

Da Leistungswandler effizienter wurden und eine Reduzierung eines internen Verlusts wichtiger wurde, insbesondere für mobile Anwendungen, die über eine Batterie betrieben werden, besteht eine Notwendigkeit zum Verbessern einer Effizienz der Erzeugung der internen Stromversorgung.As power converters have become more efficient and it has become more important to reduce internal loss, especially for mobile applications powered by a battery, there is a need to improve an internal power generation efficiency.

ZusammenfassungSummary

Das vorliegende Dokument sieht eine Leistungswandler-Steuerschaltung und ein Verfahren mit einer effizienten internen Stromversorgung vor, um interne Komponenten zu betreiben.The present document provides a power converter control circuit and method with an efficient internal power supply to operate internal components.

Gemäß einem Aspekt wird eine Steuerschaltung für einen Leistungswandler offenbart, der eine Eingangsspannung in eine Ausgangsspannung umwandelt. Der Leistungswandler kann ein geschalteter DC-DC-Wandler und insbesondere ein Aufwärtswandler oder Hochsetzsteller sein, der eine Eingangsleistung mit niedriger Spannung in eine Ausgangsleistung mit hoher Spannung umwandelt. Jedoch kann die vorliegende Erfindung genauso auf andere Konvertertopologien angewendet werden. Der Leistungswandler hat einen Ausgangsanschluss, an dem die Ausgangsspannung vorgesehen ist und an dem eine Last verbunden werden kann. Die Last kann jeder Typ von Last sein, die von dem Leistungswandler betrieben werden kann, insbesondere elektronische Komponenten in einer mobilen/tragbaren Vorrichtung, die von einer Batterie betrieben werden, wie eine Reihe von LEDs.In one aspect, a power converter control circuit is disclosed that converts an input voltage into an output voltage. The power converter may be a switched DC-DC converter and, in particular, a boost converter that converts low voltage input power to high voltage output power. However, the present invention can be equally applied to other converter topologies. The power converter has an output terminal on which the output voltage is provided and to which a load can be connected. The load may be any type of load that can be operated by the power converter, particularly electronic components in a mobile / portable device that are powered by a battery, such as a series of LEDs.

Die Steuerschaltung weist zumindest einen Leistungsschalter, einen Leistungsschalter-Treiber, der mit dem zumindest einen Leistungsschalter gekoppelt ist, um den Schaltzustand des Leistungsschalters zu steuern, und ein Schaltelement auf, das mit einem Lastanschluss verbunden ist. Das Schaltelement kann den Lastanschluss selektiv mit Masse verbinden. Ein erster Anschluss der Last kann mit dem Ausgangsanschluss des Leistungswandlers verbunden sein, um die Ausgangsspannung des Leistungswandlers zu empfangen. Ein zweiter Anschluss der Last kann mit dem Lastanschluss verbunden sein. Die Ausgangsspannung an dem Ausgangsanschluss des Leistungswandlers wird durch Betrieb des Leistungsschalters erzeugt (zum Beispiel periodisches EIN- und AUS-Schalten des Leistungsschalters), um so die gewünschte Ausgangsspannung vorzusehen (die höher als die Eingangsspannung sein kann). Die Ausgangsspannung wird typischerweise über eine Rückkopplungsschaltung auf den gewünschten Wert gesteuert. Der zumindest eine Leistungsschalter kann ein Transistor sein, zum Beispiel ein MOS-FET, insbesondere des NMOS- oder PMOS-Typs. Die Rückkopplungsschaltung kann ein/mehrere Steuersignal(e) für das/die Gate(s) des/der Leistungsschalter(s) erzeugen, um einen Ladepumpenprozess zu steuern, der eine Ladung zwischen Ladungsspeichermittel des Leistungswandlers transferiert, wie Induktoren und Kondensatoren. Diese Rückkopplungssteuerung kann zum Beispiel bewirkt werden durch Steuern der EIN/AUS-Zeiten des/der Leistungsschalter(s).The control circuit includes at least one power switch, a power switch driver coupled to the at least one power switch to control the switching state of the power switch, and a switching element connected to a load terminal. The switching element may selectively connect the load terminal to ground. A first terminal of the load may be connected to the output terminal of the power converter to receive the output voltage of the power converter. A second terminal of the load may be connected to the load terminal. The output voltage at the output terminal of the power converter is generated by operation of the circuit breaker (eg, periodically turning the circuit breaker ON and OFF) to provide the desired output voltage (which may be higher than the input voltage). The output voltage is typically controlled via a feedback circuit to the desired value. The at least one power switch may be a transistor, for example a MOSFET, in particular of the NMOS or PMOS type. The feedback circuit may generate one or more control signals for the gate (s) of the power switch (s) to control a charge pumping process that transfers charge between charge storage means of the power converter, such as inductors and capacitors. This feedback control can be effected, for example, by controlling the ON / OFF times of the power switch (s).

Wenn das Schaltelement den Lastanschluss (und somit der zweite Anschluss der Last) mit Masse verbindet, arbeitet der Leistungswandler in einem Lastversorgungsmodus, um Leistung für die Last vorzusehen. Ein Ausgangsstrom, der durch den Leistungswandler erzeugt wird, fließt durch die Last (durch die Ausgangsspannung an dem Ausgangsanschluss getrieben) und über das Schaltelement zu Masse. Der Ausgangsstrom kann gesteuert werden, einen gewünschten Wert wie durch die Anwendung erforderlich zu haben, zum Beispiel um eine Reihe von LEDs anzusteuern, um eine gewünschte Helligkeit zu erzeugen.When the switching element connects the load terminal (and thus the second terminal of the load) to ground, the power converter operates in a load supply mode to provide power to the load. An output current generated by the power converter flows through the load (driven by the output voltage at the output terminal) and via the switching element to ground. The output current may be controlled to have a desired value as required by the application, for example, to drive a series of LEDs to produce a desired brightness.

Wenn das Schaltelement den Lastanschluss von der Masse trennt, wird eine hohe Spannung (bis zu der maximalen Ausgangsspannung des Wandlers) an dem Lastanschluss vorgesehen. Um eine interne Betriebsspannung für Komponenten des Leistungswandlers vorzusehen, werden Betriebsspannungsversorgungsmittel mit dem Lastanschluss verbunden. Zum Beispiel liefern die Betriebsspannungsversorgungsmittel eine Betriebsspannungsversorgung an den Leistungsschalter-Treiber. Während im Folgenden der Betrieb der Steuerschaltung unter Bezugnahme auf eine Leistungs- bzw. Stromversorgung für den Leistungsschalter-Treiber erläutert wird, ist offensichtlich, dass andere interne Komponenten der Steuerschaltung und des Leistungswandlers zusätzlich zu dem Leistungsschalter-Treiber oder alternativ dazu mit Leistung bzw. Strom versorgt werden können.When the switching element disconnects the load terminal from ground, a high voltage (up to the maximum output voltage of the converter) is provided at the load terminal. In order to provide an internal operating voltage for components of the power converter, operating voltage supply means are connected to the load terminal. For example, the operating voltage supply means provide an operating voltage supply to the circuit breaker driver. While Hereinafter, the operation of the control circuit will be explained with reference to a power supply for the circuit breaker driver, it is obvious that other internal components of the control circuit and the power converter in addition to the power switch driver or alternatively supplied with power can be.

Da die erzeugte Betriebsspannung von der Ausgangsspannung des Leistungswandlers abgeleitet ist, kann sie höher als die Eingangsspannung sein (im Fall eines Aufwärtswandlers) und wird auf effiziente Weise erzeugt. Typische Architekturen mit geschalteten Leistungswandlern arbeiten sehr effizient und haben einen hohen Wirkungsgrad, höher als andere Leistungsversorger, wie LDOs (Low-Dropout-Regler). Weiter kann, da der Leistungsschalter mit einer höheren Betriebsspannung betrieben werden kann (höher als die Eingangsspannung), ein kleinerer Schalter (Transistor) verwendet werden, wodurch eine Schaltungsfläche reduziert wird und die Effizienz weiter verbessert wird.Since the generated operating voltage is derived from the output voltage of the power converter, it may be higher than the input voltage (in the case of a boost converter) and is generated efficiently. Typical switched-capacitor architectures work very efficiently and are highly efficient, higher than other power providers, such as LDOs (Low Dropout Regulators). Further, since the power switch can be operated at a higher operating voltage (higher than the input voltage), a smaller switch (transistor) can be used, thereby reducing a circuit area and further improving the efficiency.

Die Steuerschaltung kann weiter eine Steuereinheit aufweisen, um das Schaltelement zu steuern, den Lastanschluss für gesteuerte Zeitperioden selektiv mit Masse zu verbinden und von dieser zu trennen. Die Steuereinheit kann ein Gate-Signal für das Schaltelement erzeugen, das ein Transistor sein kann, wie ein MOS-FET (zum Beispiel des NMOS-Typs).The control circuit may further include a control unit for controlling the switching element to selectively connect and disconnect the load terminal for controlled periods of time. The control unit may generate a gate signal for the switching element, which may be a transistor, such as a MOSFET (for example of the NMOS type).

In Ausführungsbeispielen wird das Schaltelement synchron mit der Leistungsschalteroperation gesteuert. Zum Beispiel wird das Schaltelement gesteuert, den Lastanschluss von der Masse während einer Zeitdauer zu trennen, wenn der Leistungsschalter offen ist (d. h. in einem im Wesentlichen nicht-leitenden Zustand des Leistungsschalters). In einem Aufwärtswandler, wenn der Leistungsschalter geöffnet wird, nimmt die Spannung an dem Drain des Leistungsschalters zu und eine Ladung wird über eine Diode von einem Ladungsspeicherelement (zum Beispiel ein Induktor) des Leistungswandlers an die Last geliefert. Typischerweise ist ein Ausgangskondensator parallel mit der Last verbunden, um von dem Leistungswandler über die Diode geladen zu werden und eine gleichmäßigere Ausgangsspannung vorzusehen. Während eines Teils der Zeit, während der Ladung von dem Speicherelement geliefert wird, kann der Lastanschluss von der Masse getrennt werden, wodurch während dieser Zeitdauer eine hohe Spannung an dem Lastanschluss vorgesehen ist, verfügbar für die Betriebsspannungsversorgungsmittel zum Erzeugen der internen Versorgungsspannung.In embodiments, the switching element is controlled synchronously with the power switch operation. For example, the switching element is controlled to disconnect the load terminal from ground for a period of time when the power switch is open (i.e., in a substantially non-conductive state of the circuit breaker). In a boost converter, when the power switch is opened, the voltage at the drain of the power switch increases and a charge is delivered to the load via a diode from a charge storage element (eg, an inductor) of the power converter. Typically, an output capacitor is connected in parallel with the load to be charged by the power converter through the diode and provide a more uniform output voltage. During part of the time, while the charge is being supplied from the storage element, the load terminal may be disconnected from the ground, thereby providing a high voltage at the load terminal, available to the operating voltage supply means for generating the internal supply voltage during that time period.

In Ausführungsbeispielen ist ein Kondensator mit dem Stromversorgungseingang des Leistungsschalter-Treibers gekoppelt, um eine Betriebsleistung für den Leistungsschalter-Treiber vorzusehen. Das Betriebsspannungsversorgungsmittel kann konfiguriert sein, den Kondensator auf die Betriebsspannung des Leistungsschalter-Treibers zu laden, basierend auf der hohen Spannung, die an dem Lastanschluss vorgesehen ist, wenn das Schaltelement offen ist und der Lastanschluss folglich von der Masse getrennt. Der Kondensator sieht eine Stromversorgung des Leistungsschalter-Treibers während Zeiten vor, wenn das Schaltelement geschlossen ist und nur eine geringe Spannung (< 1 V) an dem Lastanschluss vorhanden ist. Die in dem Kondensator gespeicherte Ladung erhält die Stromversorgung für den Leistungsschalter-Treiber während dieser Zeiten.In embodiments, a capacitor is coupled to the power supply input of the power switch driver to provide operating power to the power switch driver. The operating voltage supply means may be configured to charge the capacitor to the operating voltage of the power switch driver based on the high voltage provided to the load terminal when the switching element is open and the load terminal thus disconnected from the ground. The capacitor provides power to the circuit breaker driver during times when the switching element is closed and only a small voltage (<1V) is present at the load terminal. The charge stored in the capacitor receives the power to the circuit breaker driver during these times.

In Ausführungsbeispielen weist das Betriebsspannungsversorgungsmittel eine Diode oder ein anderes Schaltelement auf, die/das mit einem Anschluss davon mit dem Lastanschluss gekoppelt ist, um ein gesteuertes Laden des Kondensators zu ermöglichen. Die Diode oder ein anderes Schaltelement kann weiter mit ihrem/seinem anderen Anschluss mit dem Kondensator gekoppelt sein. Zum Beispiel nur wenn die Spannung an dem Lastanschluss höher ist als die Vorwärtsspannung der Diode plus die Spannung an dem Kondensator, fließt Strom von dem Lastanschluss zum Laden des Kondensators. Wenn das Schaltelement geschlossen ist und die Spannung an dem Lastanschluss niedrig ist, fließt kein Strom von dem Lastanschluss an den Kondensator.In embodiments, the operating voltage supply means comprises a diode or other switching element coupled with a terminal thereof to the load terminal to allow controlled charging of the capacitor. The diode or other switching element may be further coupled with its other terminal to the capacitor. For example, only when the voltage at the load terminal is higher than the forward voltage of the diode plus the voltage at the capacitor, does current flow from the load terminal to charge the capacitor. When the switching element is closed and the voltage at the load terminal is low, no current flows from the load terminal to the capacitor.

Das andere Schaltelement kann synchron mit dem Schaltelement gesteuert werden, zum Beispiel geöffnet werden, bevor das Schaltelement (das den Lastanschluss mit Masse verbindet) geschlossen wird. Somit wird ein Stromfluss von dem Kondensator und ein Entladen des Kondensators zu Zeiten verhindert, wenn der Lastanschluss mit Masse verbunden ist und Ausgangsstrom von dem Leistungswandler an die Last vorgesehen wird. Die Diode sieht eine ähnliche Funktion vor zum Verhindern eines Entladens des Kondensators.The other switching element may be controlled synchronously with the switching element, for example, opened before the switching element (which connects the load terminal to ground) is closed. Thus, current flow from the capacitor and discharge of the capacitor at times is prevented when the load terminal is connected to ground and output current from the power converter to the load is provided. The diode provides a similar function to prevent discharge of the capacitor.

In Ausführungsbeispielen ist ein zusätzlicher Spannungsregler mit einem Eingangsanschluss des Leistungswandlers gekoppelt, um die Eingangsspannung zu empfangen, und mit dem Leistungsschalter-Treiber (und/oder dem Kondensator) gekoppelt, um eine geregelte Betriebsspannung für den Leistungsschalter-Treiber vorzusehen. Da ein Spannungsregler, wie ein LDO, typischerweise eine geringere Effizienz hat als ein geschalteter Leistungswandler, kann der Spannungsregler verwendet werden zum Steuern (Regeln) der Versorgungsspannung für den Leistungsschalter-Treiber, während der Großteil der Versorgungsleistung durch das Betriebsspannungsversorgungsmittel von der Ausgangsspannung/leistung des Leistungswandlers vorgesehen ist. Zusätzlich ist es möglich, den Spannungsregler nur während einer Startphase des Leistungswandlers zu verwenden, wenn keine oder nur eine geringe Ausgangsspannung vorhanden ist. Der Spannungsregler kann nach dem Start deaktiviert werden, wenn der Leistungswandler arbeitet.In embodiments, an additional voltage regulator is coupled to an input terminal of the power converter to receive the input voltage and coupled to the power switch driver (and / or the capacitor) to provide a regulated operating voltage for the power switch driver. Since a voltage regulator, such as an LDO, is typically less efficient than a switched power converter, the voltage regulator can be used to control the supply voltage for the circuit breaker driver while the majority of the supply power through the operating voltage supply means is from the output voltage / power of the power supply Power converter is provided. In addition, it is possible to use the voltage regulator only during to use a starting phase of the power converter when no or only a small output voltage is present. The voltage regulator can be disabled after startup when the power converter is operating.

In Ausführungsbeispielen ist ein Startschalter oder eine Startdiode mit einem Eingangsanschluss des Leistungswandlers gekoppelt, um die Eingangsspannung zu empfangen, und weiter mit dem Leistungsschalter-Treiber (und/oder dem Kondensator) gekoppelt, um eine Startbetriebsspannung für den Leistungsschalter-Treiber vorzusehen. Wenn der Startschalter anfangs geschlossen ist, wird die Eingangsspannung zeitweilig an den Leistungsschalter-Treiber (und/oder den Kondensator) als Betriebsspannung geliefert. Sobald der Leistungswandler zu arbeiten beginnt und eine ausreichende Ausgangsspannung erzeugt, kann der Startschalter ausgeschaltet werden und der Leistungsschalter-Treiber von der Eingangsspannung getrennt werden. Alternativ kann die Startdiode eine Startbetriebsspannung für den Leistungsschalter-Treiber vorsehen, solange die Eingangsspannung größer ist als die Spannung, die von dem Lastknoten rückgekoppelt ist. In jedem Fall sollte eine Rückkopplung der erzeugten Betriebsspannung nach dem Start zu der Eingangsspannung vermieden werden. Der Startschalter und die Startdiode sind einfache Mittel zum Systemstart, insbesondere, wenn die Eingangsspannung geringer ist als die gewünschte Betriebsspannung.In embodiments, a start switch or a start diode is coupled to an input terminal of the power converter to receive the input voltage and further coupled to the power switch driver (and / or the capacitor) to provide a start operating voltage for the power switch driver. When the start switch is initially closed, the input voltage is temporarily supplied to the circuit breaker driver (and / or the capacitor) as the operating voltage. Once the power converter starts to operate and generates sufficient output voltage, the start switch can be turned off and the circuit breaker driver disconnected from the input voltage. Alternatively, the starting diode may provide a starting operating voltage for the power switch driver as long as the input voltage is greater than the voltage fed back from the load node. In any case, a feedback of the generated operating voltage should be avoided after the start to the input voltage. The start switch and the start diode are simple means for starting the system, especially when the input voltage is lower than the desired operating voltage.

In Ausführungsbeispielen weist die Steuereinheit einen Komparator auf, der mit der erzeugten Betriebsspannung für den Leistungsschalter-Treiber und mit einer Referenzspannung gekoppelt ist. Der Komparator kann ein Komparator mit Hysterese sein. Der Komparator ermöglicht eine Steuerung der Größe der erzeugten Betriebsspannung derart, dass eine geregelte und stabile Stromversorgung für den Leistungsschalter-Treiber erlangt wird.In embodiments, the control unit includes a comparator coupled to the generated operating voltage for the circuit breaker driver and to a reference voltage. The comparator can be a comparator with hysteresis. The comparator allows control of the magnitude of the generated operating voltage such that a regulated and stable power supply for the circuit breaker driver is obtained.

Die Steuereinheit kann weiter eine Logikeinheit umfassen. Die Steuereinheit kann mit dem Gate des Schaltelements gekoppelt sein, um ein Gate-Steuersignal vorzusehen. Die Steuereinheit kann weiter ein Leistungsschalter-Steuersignal empfangen, so dass sie eine Operation des Schaltelements mit einer Operation des Leistungsschalters synchronisieren kann. Zum Beispiel kann die Logikeinheit das Gate-Steuersignal für das Schaltelement erzeugen, so dass das Schaltelement während eines Teils der Zeit offen ist, wenn der Leistungsschalter offen ist.The control unit may further comprise a logic unit. The control unit may be coupled to the gate of the switching element to provide a gate control signal. The control unit may further receive a power switch control signal so that it can synchronize an operation of the switching element with an operation of the power switch. For example, the logic unit may generate the gate control signal for the switching element such that the switching element is open during part of the time when the power switch is open.

Da die verfügbare Leistung, die durch den Leistungswandler an seinem Ausgangsknoten vorgesehen ist, typischerweise viel höher ist als diejenige, die zum Betreiben des Leistungsschalter-Treibers erforderlich ist (zum Beispiel N-mal höher), kann die Logikeinheit konfiguriert sein, das Schaltelement nur jeden N-ten Zyklus des Leistungsschalters zu öffnen, wodurch die Spannung an dem Lastanschluss nur manchmal getrennt und erhöht wird. Dies führt zu einer gelegentlichen Ladung des Kondensators zum Vorsehen einer Stromversorgung für den Leistungsschalter-Treiber, während weiterhin ausreichend Betriebsleistung für den Leistungsschalter-Treiber vorgesehen wird. Typischerweise ist ein Kondensator mit angemessener Größe ausreichend für die Leistungsanforderungen des Leistungsschalter-Treibers.Since the available power provided by the power converter at its output node is typically much higher than that required to operate the circuit breaker driver (eg, N times higher), the logic unit may be configured, the switching element only each To open the Nth cycle of the circuit breaker, whereby the voltage at the load connection is only sometimes separated and increased. This results in occasional charging of the capacitor to provide power to the circuit breaker driver while still providing sufficient operating power for the circuit breaker driver. Typically, a reasonable sized capacitor is sufficient for the power requirements of the circuit breaker driver.

Aufgrund der relativ moderaten Leistungsanforderungen des Leistungsschalter-Treibers kann der Leistungswandler in einem Strombegrenzungsmodus konfiguriert sein, wenn das Schaltelement offen ist, eine hohe Spannung an dem Lastanschluss vorhanden ist und die Betriebsspannung für den Leistungsschalter-Treiber erzeugt wird. Zum Beispiel kann der Leistungsschalter-Treiber konfiguriert sein, den Leistungsschalter anzusteuern, in dem Strombegrenzungsmodus zu arbeiten, in dem die durch den Leistungswandler vorgesehene Ausgangsleistung reduziert werden kann, zum Beispiel durch geeignetes Steuern der EIN/AUS-Zeiten des Leistungsschalters.Due to the relatively moderate power requirements of the circuit breaker driver, the power converter may be configured in a current limiting mode when the switching element is open, a high voltage is present at the load terminal, and the operating voltage for the circuit breaker driver is generated. For example, the circuit breaker driver may be configured to drive the circuit breaker to operate in the current limiting mode, in which the output power provided by the power converter may be reduced, for example, by appropriately controlling the ON / OFF times of the circuit breaker.

In Ausführungsbeispielen kann das Betriebsspannungsversorgungsmittel einen Überspannungsschutzmechanismus aufweisen, um die Betriebsspannung für den Leistungsschalter-Treiber zu begrenzen. Der Überspannungsschutzmechanismus kann zum Beispiel eine Zener-Diode umfassen, die parallel zu dem Kondensator verbunden ist.In embodiments, the operating voltage supply means may include an overvoltage protection mechanism to limit the operating voltage for the circuit breaker driver. The overvoltage protection mechanism may, for example, comprise a Zener diode connected in parallel with the capacitor.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Leistungswandler mit einer Steuerschaltung vorgesehen, wie oben beschrieben. Der Leistungswandler kann weiter einen Induktor gekoppelt mit dem Leistungsschalter, eine Diode gekoppelt mit dem Leistungsschalter und dem Ausgangsanschluss, und einen Lastkondensator gekoppelt mit dem Ausgangsanschluss und dem Lastanschluss aufweisen.According to another aspect, a power converter is provided with a control circuit as described above. The power converter may further coupled to an inductor coupled to the power switch, a diode coupled to the power switch and the output terminal, and a load capacitor having the output terminal and the load terminal.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Betreiben eines Leistungswandlers vorgesehen, der zum Beispiel eine Niederspannungs-Eingangsleistung in eine Ausgangsleistung mit hoher Spannung umwandelt (d. h. ein Aufwärtswandler). Das Verfahren weist auf: Betreiben eines Leistungsschalter-Treibers gekoppelt mit einem Leistungsschalter, um den Schaltzustand des Leistungsschalters zu steuern, und Betreiben eines Schaltelements gekoppelt mit einem Lastanschluss zum selektiven Schalten des Lastanschlusses mit Masse und dadurch Vorsehen einer Betriebsspannung von dem Lastanschluss zu dem Leistungsschalter-Treiber. Der Leistungsschalter wird durch seine Gate-Spannung gesteuert, um eine hohe Ausgangsspannung an einem Ausgangsanschluss des Leistungswandlers vorzusehen. Anschlüsse einer Last können mit dem Ausgangsanschluss und dem Lastanschluss gekoppelt sein.According to another aspect, there is provided a method of operating a power converter that, for example, converts a low voltage input power to a high voltage output power (i.e., an up-converter). The method comprises: operating a circuit breaker driver coupled to a power switch to control the switching state of the circuit breaker, and operating a switching element coupled to a load terminal for selectively switching the load terminal to ground thereby providing an operating voltage from the load terminal to the circuit breaker; Driver. The power switch is controlled by its gate voltage to provide a high output voltage at an output terminal of the power converter. Terminals of a load may be coupled to the output terminal and the load terminal.

Das Betreiben eines Schaltelements kann ein Öffnen des Schaltelements umfassen, um den Lastanschluss von der Masse zu trennen während Zeitperioden, wenn der Leistungsschalter offen ist. Somit ist während Zeiten, während der der Leistungswandler eine Ladung von seinem internen Ladungsspeichermittel an einen Ausgangskondensator liefert, die Spannung an dem Lastanschluss hoch und Leistung bzw. Strom kann zurück an den Leistungsschalter-Treiber oder einen damit verbundenen Kondensator geliefert werden.Operating a switching element may include opening the switching element to disconnect the load terminal from the ground during periods of time when the power switch is open. Thus, during times when the power converter supplies a charge from its internal charge storage means to an output capacitor, the voltage at the load terminal is high and power may be supplied back to the power switch driver or a capacitor connected thereto.

Das Verfahren kann weiter ein Betreiben eines weiteren Schaltelements aufweisen, das zwischen dem Lastanschluss und einem Stromversorgungsanschluss des Leistungsschalter-Treibers gekoppelt ist. Das andere Schaltelement kann geöffnet werden, bevor das Schaltelement geschlossen wird, um zu verhindern, dass die Leistungsschalter-Treiberversorgung mit Masse verbunden wird, insbesondere der Kondensator entladen wird.The method may further include operating another switching element coupled between the load terminal and a power supply terminal of the power switch driver. The other switching element may be opened before the switching element is closed to prevent the circuit breaker driver supply from being connected to ground, in particular the capacitor being discharged.

Das Verfahren kann weiter ein Vorsehen einer Startversorgungsspannung für den Leistungsschalter-Treiber während einer Startphase des Leistungswandlers aufweisen, bevor eine hohe Ausgangsspannung an dem Ausgangsanschluss verfügbar ist. Dies ermöglicht einen Start des Leistungswandlers. Sobald eine hohe Ausgangsspannung verfügbar ist, kann die Startversorgungsspannung deaktiviert werden und die Stromversorgung des Leistungsschalter-Treibers geschieht nur von der Ausgangsspannung, wodurch eine hohe Effizienz erzielt wird.The method may further include providing a starting supply voltage to the circuit breaker driver during a starting phase of the power converter before a high output voltage is available at the output terminal. This allows a start of the power converter. As soon as a high output voltage is available, the starting supply voltage can be deactivated and the power supply of the circuit breaker driver occurs only from the output voltage, whereby a high efficiency is achieved.

Es sollte angemerkt werden, dass die oben angeführten Aspekte für eine Steuerschaltung eines geschalteten Leistungswandlers genauso für das vorgeschlagene Verfahren zum Betreiben eines Leistungswandlers anwendbar sind und umgekehrt. Somit können alle Aspekte, die für Ausführungsbeispiele der Schaltung offenbart werden, auf vielfältige Weise mit dem vorgeschlagenen Verfahren kombiniert werden, um ähnliche Effekte und Vorteile zu erlangen.It should be noted that the above-mentioned aspects for a switching circuit of a switched power converter are equally applicable to the proposed method of operating a power converter, and vice versa. Thus, all aspects disclosed for embodiments of the circuit may be combined in a variety of ways with the proposed method to achieve similar effects and advantages.

Diese und andere Aspekte der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die im Folgenden auf beispielhafte Weise beschriebenen Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ersichtlich und erläutert.These and other aspects of the invention will become apparent and appreciated by reference to the embodiments described below by way of example with reference to the drawings.

Detaillierte BeschreibungDetailed description

Verschiedene Aspekte werden nachfolgend auf beispielhafte Weise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert, wobei:Various aspects will be described below by way of example with reference to the accompanying drawings, in which:

1 ein Ausführungsbeispiel eines Leistungswandlers zeigt; 1 shows an embodiment of a power converter;

2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Leistungswandlers zeigt; 2 shows a further embodiment of a power converter;

3 ein Beispiel eines internen Stromversorgungsstroms zeigt; und 3 shows an example of an internal power supply current; and

4 ein Beispiel eines internen Spannungsreglers zeigt. 4 an example of an internal voltage regulator shows.

1 zeigt ein Beispiel eines geschalteten Leistungswandlers 100, der eine Ausgangsspannung an einem Ausgangsknoten 101 erzeugt, die höher ist als die Eingangsspannung Vin, d. h. ein Aufwärtswandler oder Hochsetzsteller. Der Leistungswandler 100 hat einen Leistungsschalter 102, hier ein NMOS-Transistor Q1, einen Induktor L1 103 und eine Diode D1 104. Der Leistungsschalter 102 wird durch einen Leistungsschalter-Treiber 105 angesteuert, als ein Invertierer U1 gezeigt. Der Ausgang des Leistungsschalter-Treibers 105 ist mit dem Gate des Leistungsschalters 102 verbunden. Der Induktor 103 ist zwischen dem Eingangsknoten 107 und einem internen Knoten 106 verbunden. Die Diode 104 ist zwischen dem internen Knoten 106 und dem Ausgangsknoten 101 verbunden. Der Drain des Leistungsschalters 102 ist mit dem internen Knoten 106 verbunden. Wenn der Leistungsschalter 102 geschlossen ist (d. h. in einem leitenden Zustand), kann Strom durch den Induktor 103 fließen und ein Magnetfeld wird in dem Induktor aufgebaut. Wenn der Leistungsschalter 102 geöffnet wird, steigt die Spannung an dem internen Knoten an und Strom kann durch die Diode 104 an den Ausgangsknoten 101 durch die Last 110 (hier eine Reihe von LEDs, aber jede andere Last ist möglich) und in den Ausgangskondensator 108 fließen, der parallel zu der Last 110 verbunden ist. Ein Schaltelement 109 ist zwischen dem Lastknoten 111 und Masse verbunden, dessen Drain mit dem Lastknoten 111 verbunden ist und dessen Source mit Masse verbunden ist. Wenn der Leistungswandler in dem Lastversorgungsmodus ist, ist das Schaltelement 109 (hier PMOS-Transistor Q2) geschlossen, wodurch der Lastknoten 111 mit Masse verbunden wird. Somit wird Leistung an die Last 110 geliefert. Die Ausgangsspannung Vout an dem Knoten 101 wird typischerweise gesteuert durch geeignetes Steuern der EIN/AUS-Zeiten des Leistungsschalters 102, typischerweise über eine Rückkopplungsschaltung, die die Ausgangsspannung Vout abgreift und eine Logikeinheit aufweist (nicht gezeigt), um PWM(pulse width modulated)- oder PFM(pulse frequency modulated)-Steuersignale zu erzeugen, die auf das Gate des Leistungsschalters 102 angewendet werden. Es ist anzumerken, dass andere Leistungsarchitekturen einen oder mehrere Leistungsschalter und Speicherelemente aufweisen, wie Induktoren und/oder Kondensatoren. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Aufwärtswandler-Architektur von 1 begrenzt und kann ebenso auf eine andere Architektur mit geschaltetem Leistungswandler angewendet werden. 1 shows an example of a switched power converter 100 which is an output voltage at an output node 101 which is higher than the input voltage Vin, ie a boost converter or boost converter. The power converter 100 has a circuit breaker 102 , here an NMOS transistor Q1, an inductor L1 103 and a diode D1 104 , The circuit breaker 102 is through a circuit breaker driver 105 , shown as an inverter U1. The output of the circuit breaker driver 105 is with the gate of the circuit breaker 102 connected. The inductor 103 is between the entrance node 107 and an internal node 106 connected. The diode 104 is between the internal node 106 and the parent node 101 connected. The drain of the circuit breaker 102 is with the internal node 106 connected. When the circuit breaker 102 is closed (ie in a conductive state), current through the inductor 103 flow and a magnetic field is built up in the inductor. When the circuit breaker 102 is opened, the voltage at the internal node rises and current can pass through the diode 104 at the exit node 101 through the load 110 (here a series of LEDs, but any other load is possible) and into the output capacitor 108 flow, which is parallel to the load 110 connected is. A switching element 109 is between the load node 111 and ground, whose drain is connected to the load node 111 is connected and whose source is connected to ground. When the power converter is in the load power mode, the switching element is 109 (here PMOS transistor Q2) closed, causing the load node 111 connected to ground. Thus, power becomes the load 110 delivered. The output voltage Vout at the node 101 is typically controlled by properly controlling the ON / OFF times of the circuit breaker 102 typically via a feedback circuit that picks up the output voltage Vout and has a logic unit (not shown) to generate PWM (pulse width modulated) or PFM (pulse frequency modulated) control signals applied to the gate of the power switch 102 be applied. It should be noted that other power architectures include one or more power switches and memory elements, such as inductors and / or capacitors. The present invention is not on the up-converter architecture of 1 limited and can also be applied to another switched-power converter architecture.

Um eine interne Stromversorgung für die Steuerschaltung oder den Leistungswandler zu erzeugen, wird das Schaltelement 109 geöffnet, so dass die Spannung an dem Lastknoten 111 ansteigt. Der Leistungswandler arbeitet dann in einem internen Versorgungsmodus. Strom fließt über die Diode D2 112 an den Vcc-Knoten 114 und ist verfügbar für eine Stromversorgung von internen Komponenten, wie für den Leistungsschalter-Treiber 105. Der Strom kann zum Beispiel verwendet werden zum Laden des Kondensators 113 (gekoppelt mit dem Vcc-Knoten 114), so dass eine Betriebsspannung Vcc an einem Anschluss davon erzeugt wird. Die Betriebsspannung Vcc kann zum Beispiel an den Leistungsschalter-Treiber 105 oder andere Komponenten geliefert werden, um eine interne Stromversorgung des Leistungswandlers vorzusehen.To generate an internal power supply for the control circuit or power converter, the switching element becomes 109 open so that the voltage at the load node 111 increases. The power converter then operates in an internal supply mode. Current flows through the diode D2 112 at the Vcc node 114 and is available for powering internal components such as the circuit breaker driver 105 , The current can be used, for example, to charge the capacitor 113 (coupled with the Vcc node 114 ), so that an operating voltage Vcc is generated at a terminal thereof. The operating voltage Vcc may be applied to the circuit breaker driver, for example 105 or other components to provide an internal power supply to the power converter.

Sobald die gewünschte Betriebsspannung Vcc an dem Vcc-Knoten 114 erlangt ist, wird das Schaltelement 109 wieder geschlossen und der Leistungswandler arbeitet weiter in dem Lastversorgungsmodus. Es ist anzumerken, dass auch in dem internen Versorgungsmodus Strom durch die Last 110 fließt, aber dieser Strom geringer sein kann als in dem Lastversorgungsmodus. Typischerweise wird das Schaltelement 109 nur für einen Teil der Zeit geöffnet, wenn der Leistungsschalter 102 geöffnet wird. Aufgrund der relativ geringen Leistung, die für die interne Leistungsversorgung erforderlich ist (im Vergleich zu der größeren Leistung, die durch den Leistungswandler vorgesehen wird), ist die Zeitperiode kurz, während der das Schaltelement 109 geöffnet ist. Wie bereits erwähnt, werden der Leistungsschalter 102 und das Schaltelement 109 synchron betrieben und die Steuereinheit (nicht gezeigt), die das Gate-Steuersignal für das Schaltelement erzeugt, empfängt vorzugsweise das Gate-Steuersignal für den Leistungsschalter, um synchron mit dem Leistungsschalter zu arbeiten.Once the desired operating voltage Vcc at the Vcc node 114 is obtained, the switching element 109 closed again and the power converter continues to operate in the load power mode. It should be noted that even in the internal supply mode, current through the load 110 flows, but this current may be lower than in the load supply mode. Typically, the switching element 109 open only part of the time when the circuit breaker 102 is opened. Due to the relatively low power required for the internal power supply (as compared to the larger power provided by the power converter), the time period is short during which the switching element 109 is open. As already mentioned, the circuit breaker 102 and the switching element 109 is operated synchronously, and the control unit (not shown) which generates the gate control signal for the switching element preferably receives the gate control signal for the power switch to operate in synchronism with the power switch.

3 zeigt den Vcc-Ladestrom, der durch die Diode 112 fließt, wenn das Schaltelement geöffnet ist. Der Vcc-Ladestrom sieht die Betriebsspannung Vcc vor, zum Beispiel durch Laden des Kondensators 113 auf die gewünschte Spannung. Wie aus 3 offensichtlich ist, ist der Vcc-Ladestrom auf kurze Vcc-Ladeperioden begrenzt, während der das Schaltelement 109 geöffnet ist. Wenn das Schaltelement 109 geschlossen wird, wird kein Vcc-Ladestrom vorgesehen. Weiter kann durch Auswahl einer geeigneten Kapazität an dem Kondensator 113 der Vcc-Ladestrom derart vorgesehen werden, dass er in kurzen Vcc-Ladeperioden konzentriert ist, in denen die Menge des Vcc-Ladestroms ähnlich ist zu dem typischen Laststrom. In diesem Fall ist der Laststrom in einem Lastversorgungsmodus und einem internen Versorgungsmodus ähnlich, so dass keine Beeinträchtigung auf der Last stattfindet, und die Vcc-Ladeperioden kurz sind. 3 shows the Vcc charging current passing through the diode 112 flows when the switching element is open. The Vcc charging current provides the operating voltage Vcc, for example by charging the capacitor 113 to the desired voltage. How out 3 Obviously, the Vcc charging current is limited to short Vcc charging periods while that of the switching element 109 is open. When the switching element 109 is closed, no Vcc charging current is provided. Further, by selecting an appropriate capacitance on the capacitor 113 the Vcc charging current may be provided so as to be concentrated in short Vcc charging periods, in which the amount of Vcc charging current is similar to the typical load current. In this case, the load current is similar in a load supply mode and an internal supply mode, so that no load deterioration takes place and the Vcc charge periods are short.

Zusätzlich kann das Schaltelement 109 nur in jedem zweiten Leistungsschalter-Betriebszyklus geöffnet werden, zum Beispiel nur jedes N-te Schaltereignis, wenn der Leistungsschalter 102 geöffnet wird. Somit ist ein Vcc-Laden seltener, was die Häufigkeit reduziert, wenn das Schaltelement 109 den Lastknoten 111 und die Last 110 von der Masse trennt. Weiter kann ein Vcc-Ladestrom während der seltenen Ladeintervalle erhöht werden, um so besser zu dem Laststrom während des Lastversorgungsmodus zu passen.In addition, the switching element 109 only in every second circuit breaker operating cycle, for example only every Nth switching event, when the circuit breaker 102 is opened. Thus, Vcc charging is less common, which reduces the frequency when the switching element 109 the load node 111 and the load 110 separates from the crowd. Further, a Vcc charging current may be increased during the rare charging intervals so as to better match the load current during the load supply mode.

Um den Laststrom und den Vcc-Ladestrom noch weiter anzupassen, kann der Leistungswandler in einem Strombegrenzungsmodus betrieben werden, wenn das Schaltelement offen ist und Vcc-Ladestrom erzeugt wird. In dem Strombegrenzungsmodus wird eine Ausgangsleistung, die von dem Leistungswandler vorgesehen wird, reduziert, zum Beispiel durch Steuern von EIN/AUS-Zeiten des Leistungsschalters 102 oder durch andere geeignete Mittel, um den verfügbaren Laststrom zu reduzieren.To further adjust the load current and the Vcc charging current, the power converter may be operated in a current limiting mode when the switching element is open and Vcc charging current is generated. In the current limiting mode, an output power provided by the power converter is reduced, for example, by controlling ON / OFF times of the power switch 102 or by other suitable means to reduce the available load current.

Die obige Schaltungsanordnung bietet ein sehr effizientes Mittel, um eine interne Versorgungsspannung zu erzeugen, da die interne Stromversorgung von der Ausgangsleistung des Wandlers genommen wird. Da typische Effizienzen von geschalteten Leistungswandlern hoch sind (> 95%), wird ein interner Verlust des Leistungswandlers reduziert und eine Effizienz noch weiter verbessert. Keine zusätzliche Stromversorgung ist erforderlich, um die Leistungswandler-Betriebsspannung zu erzeugen. Der Transistor des Schaltelements 109 muss kein Hochspannungstyp sein, obwohl die erzeugte Ausgangsspannung hoch sein kann.The above circuitry provides a very efficient means of generating an internal supply voltage, since the internal power supply is taken from the output power of the converter. Because typical efficiencies of switched power converters are high (> 95%), an internal loss of the power converter is reduced and efficiency further improved. No additional power supply is required to produce the power converter operating voltage. The transistor of the switching element 109 does not have to be a high voltage type, although the generated output voltage may be high.

Bei einer optionalen Modifikation der Steuerschaltung (in 1 gezeigt) wird ein Spannungsregler 120 (zum Beispiel ein LDO-Regler) vorgesehen, um eine Betriebsspannung Vcc für die Steuerschaltung während eines Starts vorzusehen, das heißt, wenn der Leistungswandler eingeschaltet wird und bevor eine ausreichende Ausgangsspannung Vout an dem Ausgangsknoten 101 durch das EIN/AUS-Schalten des Leistungsschalters 102 erzeugt wird. Der Spannungsregler 120 ist mit dem Leistungswandler-Eingangsknoten 107 und dem Vcc-Knoten 114 verbunden. Während des Starts wird die Betriebsspannung Vcc durch den Spannungsregler 120 erzeugt, der ausgeschaltet werden kann, wenn die Ausgangsspannung Vout (und somit der Vcc-Ladestrom und die Betriebsspannung Vcc) aufgebaut wurde. In einer anderen Modifikation kann der Spannungsregler 120 auch nach dem Start aktiviert bleiben. Jedoch kann der Spannungsregler 120 ausgebildet sein, nur einen geringen Strom zu liefern, so dass die Verluste durch den Spannungsregler 120 niedrig gehalten werden können. Der Hauptstrombeitrag zu dem Vcc-Ladestrom ist von einem Rückführen eines Laststroms, wenn das Schaltelement 109 geöffnet ist.In an optional modification of the control circuit (in 1 shown) becomes a voltage regulator 120 (For example, an LDO regulator) is provided to provide an operating voltage Vcc for the control circuit during a start, that is, when the power converter is turned on and before a sufficient output voltage Vout at the output node 101 by the ON / OFF switching of the circuit breaker 102 is produced. The voltage regulator 120 is with the power converter input node 107 and the Vcc node 114 connected. During startup, the operating voltage Vcc is switched by the voltage regulator 120 which can be turned off when the output voltage Vout (and thus the Vcc charging current and the operating voltage Vcc) has been established. In another modification, the voltage regulators 120 stay activated after the start. However, the voltage regulator can 120 be designed to deliver only a small current, so that the losses caused by the voltage regulator 120 can be kept low. The main current contribution to the Vcc charging current is from a feedback of a load current when the switching element 109 is open.

In einem typischen Beispiel ist der Strom, um das 5-V-Gate des Leistungsschalters Q1 102 anzusteuern, ungefähr 5–10 mA. Die Eingangsspannung Vin ist 25 V und die Ausgangsspannung Vout an der LED-Reihe (Last 110) ist ungefähr 40 V. Ein LDO, der zum Erzeugen der Betriebsspannung Vcc für den Leistungsschalter-Treiber verwendet wird, sieht dann eine Spannung von 20 V. Der Verlust des LDOs ist in diesem Fall 100–200 mW, was für viele Anwendungen zu hoch ist.In a typical example, the current is the 5V gate of the circuit breaker Q1 102 to drive, about 5-10 mA. The input voltage Vin is 25V and the output voltage Vout on the LED row (load 110 ) is about 40 V. An LDO used to generate the operating voltage Vcc for the circuit breaker driver then sees a voltage of 20 V. The loss of the LDO in this case is 100-200 mW, which is too high for many applications is.

Gemäß dem offenbarten Konzept beginnt der LDO Vcc auf 5 V zu laden. Das System beginnt zu arbeiten, während die LED-Reihe (Lastknoten 111) zu Masse (über das Schaltelement Q2 109) geschaltet wird. Wenn Vcc unter einen definierten Pegel fällt, wird Q2 ausgeschaltet und Strom, der von der LED-Ladung kommt, liefert Vcc über die Diode D2 122 und lädt Vcc ohne Widerstandsverluste. Sobald der gewünschte Vcc-Pegel erlangt ist, kann Q2 wieder geschlossen werden. Wenn Vcc unter einen definierten Pegel fällt, wird Q2 wieder ausgeschaltet. Der LDO kann nach dem Start ausgeschaltet werden, da der Ladestrom über die LED-Reihe ausreichend ist, um den Leistungsschalter-Treiber zu betreiben. Der Leistungsschalter Q1 102 ist eine Hochspannungsvorrichtung, aber das Schaltelement Q2 109 kann ein 5-V-Typ sein. Alternativ kann der LDO nach dem Start an bleiben, um einen geringen Strom für die Stromversorgung zu liefern. Dies ermöglicht, dass ein konstanter Ladestrom über die LED-Reihe aufgenommen wird, vorzugsweise entsprechend des Laststroms während des Lastversorgungsmodus, so dass der Laststrom für Last- und internen Versorgungsmodus konstant ist. Jede Strom- bzw. Leistungsschwankung während des Vcc-Ladens wird von der LDO gehandhabt.According to the disclosed concept, the LDO starts to charge Vcc to 5V. The system starts to work while the LED row (load node 111 ) to ground (via the switching element Q2 109 ) is switched. When Vcc falls below a defined level, Q2 is turned off and current coming from the LED charge supplies Vcc through diode D2 122 and charges Vcc without resistance losses. Once the desired Vcc level has been attained, Q2 can be closed again. When Vcc falls below a defined level, Q2 is turned off again. The LDO can be turned off after startup because the charging current across the LED row is sufficient to operate the circuit breaker driver. The circuit breaker Q1 102 is a high voltage device, but the switching element Q2 109 can be a 5V type. Alternatively, the LDO may remain on after start-up to provide a low current for the power supply. This allows a constant charging current to be received across the LED array, preferably in accordance with the load current during the load supply mode, so that the load current is constant for the load and internal supply modes. Any power variation during Vcc charging is handled by the LDO.

In einer anderen Modifikation der Steuerschaltung von 1 wird die Diode D2 112 durch ein anderes Schaltelement ersetzt, das zum Beispiel durch die Steuereinheit gesteuert wird, die auch den Betrieb des Schaltelements 109 steuert. Dies ermöglicht ein weiteres Reduzieren eines internen Verlusts, wenn Strom von dem Lastknoten 111 zu dem Vcc-Knoten 114 zurückgeführt wird, da der EIN-Widerstand des anderen Schaltelements niedriger ist als der Vorwärtswiderstand der Diode D2. Zu diesem Zweck wird das andere Schaltelement EIN geschaltet, um zu ermöglichen, dass der Vcc-Ladestrom durchgeht, wenn das Schaltelement 109 offen ist. Um eine Stromentnahme von dem Vcc-Knoten 114 und dem Kondensator 113 zu vermeiden, ist es bevorzugt, das Schaltelement 109 vor einem Öffnen des anderen Schaltelements zu öffnen. Ähnlich sollte das andere Schaltelement vor dem Schließen des Schaltelements 109 geschlossen werden, so dass keine Ladung von dem Kondensator 113 in der Masse verschwinden kann. Vorzugsweise werden, um einen synchronen Betrieb vorzusehen, das Schaltelement 109 und das andere Schaltelement durch dieselbe Steuereinheit gesteuert, die Steuersignale für die Gates von beiden Schaltelementen erzeugt.In another modification of the control circuit of 1 becomes the diode D2 112 replaced by another switching element, which is controlled for example by the control unit, which also controls the operation of the switching element 109 controls. This allows further reducing internal loss when power is supplied from the load node 111 to the Vcc node 114 is returned because the ON resistance of the other switching element is lower than the forward resistance of the diode D2. For this purpose, the other switching element is turned ON to allow the Vcc charging current to pass when the switching element 109 is open. To draw a current from the Vcc node 114 and the capacitor 113 To avoid, it is preferred, the switching element 109 to open before opening the other switching element. Similarly, the other switching element should be closed before closing the switching element 109 be closed, so no charge from the capacitor 113 can disappear in the crowd. Preferably, to provide a synchronous operation, the switching element 109 and the other switching element is controlled by the same control unit that generates control signals for the gates of both switching elements.

2 zeigt ein weiteres Beispiel für einen Leistungswandler 101', der die vorliegende Erfindung verkörpert. Dieses Beispiel ist insbesondere nützlich, wenn die Eingangsspannung Vin niedriger ist als die gewünschte Betriebsspannung, und sieht eine einfachere Schaltung vor als das Beispiel von 1. 2 shows another example of a power converter 101 ' that embodies the present invention. This example is particularly useful when the input voltage Vin is lower than the desired operating voltage and provides a simpler circuit than the example of FIG 1 ,

Die meisten Elemente von 1 sind erneut in der dargestellten Schaltung vorhanden und mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Jedoch ist der Spannungsregler 120 durch einen Startschalter S1 121 oder eine Diode D3 122 ersetzt (2 zeigt beide Elemente; jedoch ist anzumerken, dass nur ein Element erforderlich ist). Während des Startvorgangs, kann zum Beispiel der Startschalter 121 geschlossen sein, um den Kondensator 113 an dem Vcc-Knoten 114 zu laden, so dass eine Betriebsspannung erlangt wird, um den Leistungsschalter-Treiber 105 und den Leistungsschalter 102 anzusteuern. Obwohl diese Betriebsspannung niedriger ist als die gewünschte Betriebsspannung (da Vin kleiner ist als die gewünschte Betriebsspannung), ist sie typischerweise ausreichend, um den Leistungsschalter-Treiber 105 und den Leistungsschalter 102 zu betreiben. Sobald der Leistungswandler mit dem Betrieb beginnt und die Ausgangsspannung Vout aufgebaut ist, wird der Startschalter 121 geöffnet und Vcc wird erzeugt durch Rückführen von Ladung von dem Lastknoten 111, wenn das Schaltelement 109 offen ist. Sobald die gewünschte Betriebsspannung erlangt ist, arbeiten der Leistungsschalter-Treiber 105 und der Leistungsschalter 102 in ihrem bevorzugten Betriebsbereich, somit ist eine effiziente Operation erreicht.Most elements of 1 are again present in the illustrated circuit and labeled with the same reference numerals. However, the voltage regulator 120 by a start switch S1 121 or a diode D3 122 replaced ( 2 shows both elements; however, it should be noted that only one element is required). During the boot process, for example, the start button 121 be closed to the condenser 113 at the Vcc node 114 so that an operating voltage is obtained to the circuit breaker driver 105 and the circuit breaker 102 head for. Although this operating voltage is lower than the desired operating voltage (since Vin is less than the desired operating voltage), it is typically sufficient to supply the circuit breaker driver 105 and the circuit breaker 102 to operate. As soon as the power converter starts to operate and the output voltage Vout is established, the start switch becomes 121 opened and Vcc is generated by recycling charge from the load node 111 when the switching element 109 is open. Once the desired operating voltage has been attained, the circuit breaker driver operates 105 and the circuit breaker 102 in their preferred operating range, thus an efficient operation is achieved.

In einer Alternative ist die Startdiode D3 122 zwischen dem Eingangsknoten 107 und dem Vcc-Knoten 114 verbunden, um die Betriebsspannung Vcc zu liefern, bis die Spannung an dem Lastknoten 111 höher als die Eingangsspannung Vin ist (für das offene Schaltelement 109) und der Vcc-Ladestrom von dem Lastknoten 111 die interne Stromversorgung übernimmt.In an alternative, the starting diode is D3 122 between the entrance node 107 and the Vcc node 114 connected to supply the operating voltage Vcc until the voltage at the load node 111 is higher than the input voltage Vin (for the open switching element 109 ) and the Vcc charging current from the load node 111 the internal power supply takes over.

In dem Beispiel von 2 startet das System unter niedrigen Vcc-Bedingungen entweder mit dem Startschalter S1 121 oder der Startdiode D3 122. Wenn der Wandler zu arbeiten beginnt, wird Vcc über die Diode D2 112 auf die optimale Spannung geladen und dann wird das Schaltelement Q2 109 mit Masse verbunden. Vcc bleibt bei ungefähr dem optimalen Wert. In diesem Fall können alle Schalter für die besten Betriebsbedingungen ausgebildet sein.In the example of 2 the system starts under low Vcc conditions either with the start switch S1 121 or the starting diode D3 122 , When the converter starts to work, Vcc goes over the diode D2 112 is charged to the optimum voltage and then the switching element Q2 109 connected to ground. Vcc stays at about the optimum value. In this case, all switches can be designed for the best operating conditions.

4 zeigt teilweise ein anderes Beispiel für eine Steuerschaltung, die die vorliegende Erfindung verkörpert. Die Figur zeigt die Diode 112 verbunden zwischen dem Lastknoten 111 und dem Vcc-Knoten 114 (alternativ kann es ein anderes Schaltelement als oben angeführt geben) und eine Steuereinheit 130, um das Ansteuersignal für das Schaltelement 109 zu erzeugen. Die Steuereinheit 130 weist einen Spannungsteiler mit zwei Widerständen R1 und R2 auf, um eine skalierte Betriebsspannung (Vcc geteilt durch einen Skalierungsfaktor) vorzusehen. Wie in der Technik bekannt ist, ist die Skalierung durch die Werte der Widerstände R1 und R2 definiert. Die skalierte Betriebsspannung wird in einen Komparator 132 eingegeben, der auch eine Referenzspannung Vref empfängt, die die gewünschte Betriebsspannung Vcc repräsentiert. Der Ausgang des Komparators 132 wird in eine Logikeinheit 133 eingegeben, die ein Gate-Steuersignal für das Gate des Schaltelements 109 erzeugt. Die Logikeinheit 133 empfängt weiter eine Synchronisationsinformation, um das Gate-Steuersignal synchron mit dem Steuersignal für den Leistungsschalter 102 zu erzeugen. Zum Beispiel empfängt die Logikeinheit 133 das Leistungsschalter-Gate-Steuersignal, wie durch den Leistungsschalter-Treiber 105 erzeugt. In dem Fall, dass das andere Schaltelement anstelle der Diode 112 angewendet wird, kann die Steuereinheit 130 und insbesondere die Logikeinheit 133 auch das Gate-Steuersignal für das andere Schaltelement erzeugen, das, wie oben diskutiert, ebenso synchron mit dem Schaltelement 109 arbeiten sollte. 4 Fig. 16 shows, in part, another example of a control circuit embodying the present invention. The figure shows the diode 112 connected between the load node 111 and the Vcc node 114 (Alternatively, there may be another switching element than mentioned above) and a control unit 130 to the drive signal for the switching element 109 to create. The control unit 130 has a voltage divider with two resistors R1 and R2 to provide a scaled operating voltage (Vcc divided by a scaling factor). As is known in the art, scaling is defined by the values of resistors R1 and R2. The scaled operating voltage becomes a comparator 132 which also receives a reference voltage Vref representing the desired operating voltage Vcc. The output of the comparator 132 becomes a logic unit 133 input, which is a gate control signal for the gate of the switching element 109 generated. The logic unit 133 further receives synchronization information to output the gate control signal in synchronization with the power switch control signal 102 to create. For example, the logic unit receives 133 the circuit breaker gate control signal as by the circuit breaker driver 105 generated. In the case that the other switching element instead of the diode 112 is applied, the control unit 130 and in particular the logic unit 133 also generate the gate control signal for the other switching element, which, as discussed above, is also synchronous with the switching element 109 should work.

Der Komparator 132 vergleicht die skalierte Betriebsspannung mit der Referenzspannung Vref und erzeugt ein Signal zum Ausschalten des Schaltelements 109, wenn die skalierte Betriebsspannung geringer ist als die Referenzspannung Vref, wodurch ein Wiederaufladen des Kondensators 113 initiiert wird, bis die skalierte Betriebsspannung höher ist als die Referenzspannung Vref und der Komparator das Signal beendet. Somit bleibt die skalierte Betriebsspannung Vcc ungefähr bei der Referenzspannung und die Betriebsspannung Vcc wird auf den gewünschten Wert gesteuert (Skalierungsfaktor·Referenzspannung Vref).The comparator 132 compares the scaled operating voltage with the reference voltage Vref and generates a signal to turn off the switching element 109 when the scaled operating voltage is less than the reference voltage Vref, thereby recharging the capacitor 113 is initiated until the scaled operating voltage is higher than the reference voltage Vref and the comparator terminates the signal. Thus, the scaled operating voltage Vcc remains approximately at the reference voltage and the operating voltage Vcc is controlled to the desired value (scaling factor · reference voltage Vref).

Das offenbarte Konzept zeigt, wie eine stabile interne Versorgungsspannung Vcc in einem Leistungswandler effizient erzeugt werden kann. Die Versorgungsspannung Vcc kann als Betriebsspannung für interne Komponenten verwendet werden, wie den Leistungsschalter-Treiber und andere, und wird von der Ausgangsspannung Vout des Leistungswandlers abgeleitet (während einer Leistungswandler-Operation nach dem Start), die auf effiziente Weise erzeugt wird. Typischerweise ist die Effizienz eines Schaltreglers viel besser als eines linearen Reglers. Das Konzept kann auf einen Boost- bzw. Aufwärtswandler angewendet werden, zum Beispiel verwendet werden, um eine LED-Reihe als Last zu versorgen, wo die Ausgangsspannung Vout höher ist als die Eingangsspannung. Die erzeugte Versorgungsspannung Vcc kann präzise geregelt werden. Optional kann ein getrennter Spannungsregler, wie ein LDO, vorgesehen werden. Die vorgeschlagene Steuerschaltung kann auf einem Chip implementiert werden, der auch andere Steuerfunktionen des Leistungswandlers umfasst. Als Resultat wird ein Vcc-Laden über einen weiten Bereich ohne Widerstandsverluste erreicht.The disclosed concept shows how a stable internal supply voltage Vcc can be efficiently generated in a power converter. The supply voltage Vcc may be used as operating voltage for internal components such as the circuit breaker driver and others, and is derived from the output voltage Vout of the power converter (during post-start power converter operation) which is efficiently generated. Typically, the efficiency of a switching regulator is much better than a linear regulator. The concept can be applied to a boost converter, for example, used to supply a row of LEDs as a load where the output voltage Vout is higher than the input voltage. The generated supply voltage Vcc can be controlled precisely. Optionally, a separate voltage regulator, such as an LDO, may be provided. The proposed control circuit may be implemented on a chip that also includes other power converter control functions. As a result, Vcc charging is achieved over a wide range without resistance loss.

Wie bereits erwähnt, ist die LED-Reihe ein Beispiel für die Last; die offenbarte Erfindung kann mit jeder Last funktionieren. Während Zeitperioden eines Ladens von Vcc kann der Strom, der von dem Leistungswandler geliefert wird, reduziert werden, wenn erforderlich. Zum Beispiel kann ein fester Strom Vcc von der LED-Reihe laden. Weiter kann die zugeführte Leistung mit einem zusätzlichen Spannungsregler (wenn vorhanden) aufgeteilt werden: wenn 15 mA Strom zur Versorgung des Leistungsschalter-Treibers erforderlich ist, können 10 mA von dem Leistungswandlerausgang über die LED-Reihe und 5 mA von einem LDO kommen (als Beispiel eines Spannungsreglers). Dies ermöglicht, dass der LED-Strom konstant ist, während der LDO jede Stromdifferenz ausgleichen kann. Eine Shunt-Funktion für Vcc kann jede Vcc-Überspannung vermeiden. Die Elemente der Steuerschaltung können für nur geringe Vcc-Versorgungsschwankungen ausgelegt oder optimiert werden. Weniger Wärme wird erzeugt, da Widerstandsverluste reduziert werden.As already mentioned, the LED series is an example of the load; the disclosed invention can work with any load. During periods of charging Vcc, the current supplied by the power converter can be reduced, if necessary. For example, a fixed current may charge Vcc from the LED array. Further, the supplied power may be split with an additional voltage regulator (if present): if 15 mA of current is required to supply the circuit breaker driver, 10 mA may come from the power converter output via the LED row and 5 mA from one LDO (for example a voltage regulator). This allows the LED current to be constant while the LDO can balance any current difference. A shunt function for Vcc can avoid any Vcc overvoltage. The elements of the control circuit can be designed or optimized for only minor Vcc supply variations. Less heat is generated as resistance losses are reduced.

Es sollte angemerkt werden, dass die Beschreibung und die Zeichnungen lediglich die Prinzipien der vorgeschlagenen Verfahren und Vorrichtungen darstellen. Es ist somit offensichtlich, dass Fachleute auf dem Gebiet in der Lage sein werden, verschiedene Anordnungen zu entwickeln, die, obwohl hier nicht explizit beschrieben oder gezeigt, die Prinzipien der Erfindung verkörpern und in ihrem Sinn und Umfang aufgenommen sind. Zusätzlich sind alle hier angeführten Beispiele hauptsächlich ausdrücklich nur für pädagogische Zwecke vorgesehen, um dem Leser bei einem Verständnis der Prinzipien der vorgeschlagenen Verfahren und Systeme zu unterstützen und die Konzepte, die von den Erfindern beigetragen wurden, dienen der Weiterentwicklung der Technik und sollen als ohne Beschränkung auf derartige spezifisch angeführte Beispiele und Bedingungen ausgelegt werden. Zusätzlich sollen alle Aussagen hier, die Prinzipien, Aspekte und Ausführungsbeispiele der Erfindung rezitieren, sowie spezifische Beispiele davon, deren Äquivalente umfassen.It should be noted that the description and drawings merely illustrate the principles of the proposed methods and apparatus. It is thus apparent that those skilled in the art will be able to devise various arrangements which, although not explicitly described or shown herein, embody the principles of the invention and are included in their spirit and scope. In addition, all examples given herein are expressly provided for educational purposes only to assist the reader in understanding the principles of the proposed methods and systems, and the concepts contributed by the inventors are intended to further develop the art and are intended to be exhaustive be interpreted to such specific examples and conditions. In addition, all statements herein are intended to recite the principles, aspects, and embodiments of the invention, as well as specific examples thereof, the equivalents thereof.

Schließlich sollte angemerkt werden, dass alle Blockdiagramme hier Konzeptansichten von illustrativen Schaltungsanordnungen repräsentieren, die die Prinzipien der Erfindung verkörpern. Ebenso ist offensichtlich, dass alle Ablaufgrafiken, Ablaufdiagramme, Zustandsübergangsdiagramme, Pseudocode und dergleichen verschiedene Prozesse repräsentieren, die im Wesentlichen in einem computerlesbaren Medium repräsentiert werden können und somit von einem Computer oder Prozessor ausgeführt werden können, ob ein solcher Computer oder Prozessor explizit gezeigt wird oder nicht.Finally, it should be noted that all block diagrams herein represent conceptual views of illustrative circuit arrangements embodying the principles of the invention. Likewise, it will be understood that all of the flowcharts, flowcharts, state transition diagrams, pseudocode, and the like, represent various processes that may be substantially represented in a computer readable medium and thus executed by a computer or processor, whether such computer or processor is explicitly shown, or Not.

Claims (25)

Steuerschaltung für einen Leistungswandler, der eine Eingangsspannung in eine Ausgangsspannung umwandelt, die aufweist einen Leistungsschalter; einen Leistungsschalter-Treiber, der mit dem Leistungsschalter gekoppelt ist, um den Schaltzustand des Leistungsschalters zu steuern, um die Ausgangsspannung an einem Ausgangsanschluss des Leistungswandlers vorzusehen, wobei der Ausgangsanschluss zum Koppeln mit einem ersten Anschluss einer Last vorgesehen ist; einen Lastanschluss zum Koppeln mit einem zweiten Anschluss der Last; ein Schaltelement, das mit dem Lastanschluss verbunden ist, zum selektiven Verbinden des Lastanschlusses mit Masse; und Betriebsspannungsversorgungsmittel, mit dem Lastanschluss gekoppelt, zum Vorsehen einer Betriebsspannung für die Steuerschaltung.A control circuit for a power converter that converts an input voltage to an output voltage comprising a circuit breaker; a power switch driver coupled to the power switch to control the switching state of the power switch to provide the output voltage to an output terminal of the power converter, the output terminal being for coupling to a first terminal of a load; a load terminal for coupling to a second terminal of the load; a switching element connected to the load terminal for selectively connecting the load terminal to ground; and Operating voltage supply means, coupled to the load terminal, for providing an operating voltage for the control circuit. Steuerschaltung gemäß Anspruch 1, die weiter eine Steuereinheit aufweist zum Steuern des Schaltelements zum selektiven Verbinden des Lastanschlusses mit Masse.The control circuit of claim 1, further comprising a control unit for controlling the switching element to selectively connect the load terminal to ground. Steuerschaltung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Schaltelement synchron mit dem Leistungsschalter gesteuert wird.A control circuit according to claim 1 or 2, wherein the switching element is controlled in synchronism with the power switch. Steuerschaltung gemäß Anspruch 3, wobei das Schaltelement gesteuert wird zum Trennen des Lastanschlusses von der Masse während einer Zeitdauer, während der der Leistungsschalter offen ist.The control circuit of claim 3, wherein the switching element is controlled to disconnect the load terminal from the ground during a period of time during which the power switch is open. Steuerschaltung gemäß einem vorhergehenden Anspruch, wobei die erzeugte Betriebsspannung als Leistungsversorgung für den Leistungsschalter-Treiber vorgesehen ist.A control circuit according to any preceding claim, wherein the generated operating voltage is provided as a power supply to the circuit breaker driver. Steuerschaltung gemäß einem vorhergehenden Anspruch, die weiter einen Kondensator aufweist, der mit dem Leistungsschalter-Treiber gekoppelt ist, um eine Betriebsleistungsversorgung für die Steuerschaltung vorzusehen, wobei das Betriebsspannungsversorgungsmittel konfiguriert ist zum Laden des Kondensators auf eine vorgegebene Betriebsspannung.The control circuit of any preceding claim, further comprising a capacitor coupled to the power switch driver to provide an operating power supply to the control circuit, the power supply means configured to charge the capacitor to a predetermined operating voltage. Steuerschaltung gemäß einem vorhergehenden Anspruch, wobei das Betriebsspannungsversorgungsmittel eine Diode oder ein anderes Schaltelement gekoppelt mit dem Lastanschluss aufweist.A control circuit according to any preceding claim, wherein the operating voltage supply means comprises a diode or other switching element coupled to the load terminal. Steuerschaltung gemäß Anspruch 7, wobei die Diode oder das andere Schaltelement weiter mit dem Kondensator gekoppelt ist.A control circuit according to claim 7, wherein the diode or the other switching element is further coupled to the capacitor. Steuerschaltung gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei das andere Schaltelement synchron mit dem Schaltelement gesteuert wird.A control circuit according to claim 7 or 8, wherein the other switching element is controlled synchronously with the switching element. Steuerschaltung gemäß Anspruch 9, wobei das andere Schaltelement geöffnet wird, bevor das Schaltelement geschlossen wird.Control circuit according to claim 9, wherein the other switching element is opened before the switching element is closed. Steuerschaltung gemäß einem vorhergehenden Anspruch, die weiter einen Spannungsregler aufweist, der mit einem Eingangsanschluss des Leistungswandlers gekoppelt ist, um die Eingangsspannung zu empfangen, und eine geregelte Betriebsspannung vorsieht.The control circuit of any preceding claim, further comprising a voltage regulator coupled to an input terminal of the power converter to receive the input voltage and providing a regulated operating voltage. Steuerschaltung gemäß einem der Ansprüche 1–10, die weiter einen Startschalter oder eine Startdiode aufweist, der/die mit einem Eingangsanschluss des Leistungswandlers gekoppelt ist, um die Eingangsspannung zu empfangen, und eine Startbetriebsspannung für die Steuerschaltung vorsieht.The control circuit of claim 1, further comprising a start switch or a start diode coupled to an input terminal of the power converter to receive the input voltage and a start operating voltage for the control circuit. Steuerschaltung gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei der Spannungsregler oder der Startschalter nur für eine Startphase des Leistungswandlers aktiviert ist und danach deaktiviert wird.Control circuit according to claim 11 or 12, wherein the voltage regulator or the start switch is activated only for a start phase of the power converter and is then deactivated. Steuerschaltung gemäß einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuereinheit einen Komparator aufweist, der mit der erzeugten Betriebsspannung und einer Referenzspannung gekoppelt ist.A control circuit according to any preceding claim, wherein the control unit comprises a comparator coupled to the generated operating voltage and a reference voltage. Steuerschaltung gemäß einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuereinheit eine Logikeinheit aufweist und mit dem Gate des Schaltelements gekoppelt ist, wobei die Logikeinheit vorgesehen ist zum Erzeugen eines Gate-Treiber-Signals für das Schaltelement derart, dass das Schaltelement während eines Teils der Zeit offen ist, wenn der Leistungsschalter offen ist.A control circuit according to any preceding claim, wherein the control unit comprises a logic unit and is coupled to the gate of the switching element, the logic unit being arranged to generate a gate driver signal for the switching element such that the switching element is open during part of the time, when the circuit breaker is open. Steuerschaltung gemäß Anspruch 15, wobei die Logikeinheit konfiguriert ist zum Öffnen des Schaltelements nur für jeden N-ten Zyklus des Leistungsschalters.The control circuit of claim 15, wherein the logic unit is configured to open the switching element only for every Nth cycle of the power switch. Steuerschaltung gemäß einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Leistungsschalter-Treiber konfiguriert ist zum Ansteuern des Leistungsschalters in einem Strombegrenzungsmodus, wenn das Schaltelement offen ist und eine Betriebsspannung erzeugt wird, wobei die von dem Leistungswandler vorgesehene Ausgangsleistung in dem Strombegrenzungsmodus reduziert wird.A control circuit according to any preceding claim, wherein the power switch driver is configured to drive the power switch in a current limiting mode when the switching element is open and an operating voltage is generated, wherein the output power provided by the power converter is reduced in the current limiting mode. Steuerschaltung gemäß einem vorhergehenden Anspruch, wobei das Betriebsspannungsversorgungsmittel einen Überspannungsschutzmechanismus aufweist zum Begrenzen der Betriebsspannung.A control circuit according to any preceding claim, wherein the operating voltage supply means comprises an overvoltage protection mechanism for limiting the operating voltage. Steuerschaltung gemäß einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Leistungswandler ein Aufwärtswandler ist, der eine niedrige Eingangsspannung in eine höhere Ausgangsspannung umwandelt.The control circuit of any preceding claim, wherein the power converter is a boost converter that converts a low input voltage to a higher output voltage. Leistungswandler, der eine Steuerschaltung gemäß einem vorhergehenden Anspruch, einen Induktor, der mit dem Leistungsschalter gekoppelt ist, eine Diode, die mit dem Leistungsschalter und dem Ausgangsanschluss gekoppelt ist, und einen Lastkondensator aufweist, der mit dem Ausgangsanschluss und dem Lastanschluss gekoppelt ist.A power converter comprising a control circuit according to any preceding claim, an inductor coupled to the power switch, a diode coupled to the power switch and the output terminal, and a load capacitor coupled to the output terminal and the load terminal. Steuerschaltung gemäß einem der Ansprüche 1–19 oder Leistungswandler gemäß Anspruch 20, wobei die Last eine Reihe von lichtemittierenden Dioden ist.A control circuit according to any of claims 1-19 or a power converter according to claim 20, wherein the load is a series of light emitting diodes. Verfahren zum Betreiben eines Leistungswandlers, der eine Eingangsspannung in eine Ausgangsspannung umwandelt, wobei das Verfahren aufweist: Betreiben eines Leistungsschalter-Treibers, der mit einem Leistungsschalter gekoppelt ist, um den Schaltzustand des Leistungsschalters zu steuern, um die Ausgangsspannung an einem Ausgangsanschluss des Leistungswandlers vorzusehen, wobei eine Last mit dem Ausgangsanschluss und einem Lastanschluss gekoppelt ist; und Betreiben eines Schaltelements, das mit dem Lastanschluss gekoppelt ist, zum selektiven Schalten des Lastanschlusses zu Masse und dadurch Vorsehen einer Betriebsspannung von dem Lastanschluss für den Leistungsschalter-Treiber.A method of operating a power converter that converts an input voltage to an output voltage, the method comprising: Operating a power switch driver coupled to a power switch to control the switching state of the power switch to provide the output voltage to an output terminal of the power converter, a load coupled to the output terminal and a load terminal; and Operating a switching element coupled to the load terminal to selectively switch the load terminal to ground thereby providing an operating voltage from the load terminal to the circuit breaker driver. Das Verfahren gemäß Anspruch 22, wobei das Schaltelement geöffnet wird, um den Lastanschluss von Masse zu trennen während Zeitperioden, während der der Leistungsschalter offen ist.The method of claim 22, wherein the switching element is opened to disconnect the load terminal from ground during periods of time during which the power switch is open. Das Verfahren gemäß Anspruch 22 oder 23, das weiter ein Betreiben eines anderen Schaltelements aufweist, das zwischen dem Lastanschluss und einem Leistungsversorgungsanschluss des Leistungsschalter-Treibers gekoppelt ist, wobei das andere Schaltelement geöffnet wird, bevor das Schaltelement geschlossen wird.The method of claim 22 or 23, further comprising operating another switching element coupled between the load terminal and a power supply terminal of the power switch driver, the other switching element being opened before the switching element is closed. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 22–24, das weiter aufweist ein Vorsehen einer Startversorgungsspannung für den Leistungsschalter-Treiber während einer Startphase des Leistungswandlers, bevor eine hohe Ausgangsspannung an dem Ausgangsanschluss verfügbar ist.The method of claim 22, further comprising providing a startup supply voltage to the circuit breaker driver during a startup phase of the power converter before a high output voltage is available at the output terminal.
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